生物炭及氧化石墨烯/生物炭复合材料对水中抗生素吸附性能研究

• 作者: 丛鑫 王宇 李瑶 何洋洋
• 来源期刊: 生态环境学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 氧化石墨烯 生物炭复合材料 抗生素 吸附特征 水体 理化参数
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 研究论文|Research Articles
• 页码范围: 326-334
• 页数: 9页
• 分类号: X53
• 语种: 中文
• DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.02.013

摘要

以水稻秸秆、牛粪和氧化石墨烯为原料,制备4种不同类型生物炭:水稻秸秆生物炭、牛粪生物炭、氧化石墨烯/水稻秸秆生物炭和氧化石墨烯/牛粪生物炭;以水中常见的四环素类抗生素和磺胺类抗生素中的土霉素、四环素、磺胺二甲嘧啶和磺胺甲恶唑为目标污染物,探讨不同类型生物炭对水中抗生素吸附特性.实验结果表明,抗生素在不同类型生物炭上吸附在12 h均能达到吸附平衡,4 h时抗生素在生物炭、氧化石墨烯/生物炭复合材料中的吸附量是平衡吸附量的47.96％—98.65％,抗生素在生物炭上吸附符合准二级动力学方程.等温吸附方程Freundlich拟合得到的可决系数R2值要高于Langmuir和D-R方程,拟合效果更好.抗生素在氧化石墨烯/水稻秸秆生物炭复合材料和在氧化石墨烯/牛粪生物炭复合材料中吸附量分别是在原生物炭中吸附量的1.67倍和1.59倍,在水稻秸秆制备的植物源生物炭中吸附量要略高于在牛粪制备的动物源生物炭中吸附量.有机碳归一化分配系数Koc值显示,四环素类抗生素的Koc值要略大于磺胺类抗生素.由Pearson相关性分析结果可知,抗生素在生物炭及其复合材料中吸附速率和吸附容量与生物炭比表面积和比孔容呈现正相关,与平均孔径呈现负相关.4种抗生素的lgKow值与抗生素在生物炭中的吸附量呈负相关关系.生物炭的扫描电镜和红外光谱图表明,水稻秸秆生物炭表面更光滑,复合材料表面粗糙程度增加.复合材料的红外振动吸附峰的振幅有所增加.